JPWO2017006376A1 - 手術用ロボット - Google Patents

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Abstract

手首関節駆動部（38）を含むロボット本体駆動機構(51)と、ロボット本体駆動機構に着脱可能に固定されるベース(23)と、近位端(25a)がベースに連なる中空のシャフト(25)とシャフトの遠位端(25b)に連なる手首関節(30)とを有するアーム(21)であって、手首関節はアームの遠位端の軸線周りに回動するアームと、手首関節に取り付けられたエンドエフェクタ(22)と、シャフトに挿通されて遠位端(44b)が手首関節に取り付けられている中空のトルク伝達チューブ(44)を有する手首関節駆動力伝達部(48)とを含むロボット本体(2)と、を備え、手首関節駆動部は、ベースをロボット本体駆動機構に取り付けることによって、トルク伝達チューブの近位端(44a)と接続され、トルク伝達チューブをトルク伝達チューブの軸線(L1)周りに回動させるように構成され、且つベースをロボット本体駆動機構から取り外すことによって、トルク伝達チューブと切り離されるように構成されている。

Description

本発明は、手術用ロボットに関する。
低侵襲手術に用いることができるマニピュレータシステムであって、マニピュレータをマニピュレータ本体から取り外すことができるマニピュレータシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。
このマニピュレータシステムは、アームを介してマピュレータ本体に取り付け可能なマニピュレータを有する。マニピュレータは、縫合糸や針等を把持する把持部（術具）と、先端部と、先端部とともに第２関節を形成する中間部と、筒部を有し、中間部とともに第１関節を形成する根元部とを有する。そして、アームは、筒部を筒部の軸回りに回転させる機構を有する。そして、筒部を筒部の軸周りに回転させることによって、把持部を筒部の軸回りに回転させることができるようになっている。
特開２００４−１２２２８６号公報
ところで、例えば、把持部で縫合糸を掴む動作を行うとき、把持部の開閉方向を縫合糸の延在方向と直交する方向に合わせる必要があり、このため、把持部の軸線周りの把持部の角度位置を調整する必要がある。しかし、特許文献１に記載のマニピュレータシステムは、把持部の開閉方向を変更するには、筒部の軸回りにマニピュレータ全体を回転させる必要があり、特に第１関節及び第２関節を屈曲させている状態など、筒部の軸線と把持部の軸線とが一致していない状態においては、把持部が筒部の軸を中心とする円周方向に大きく移動してしまい、操作性が悪いという問題があった。
上記課題を解決するため、本発明のある態様に係る手術用ロボットは、手首関節駆動部を含むロボット本体駆動機構と、前記ロボット本体駆動機構に着脱可能に固定されるベースと、近位端が前記ベースに連なる中空のシャフトと前記シャフトの遠位端に連なる手首関節とを有するアームであって、前記手首関節は前記アームの遠位端の軸線周りに回動するアームと、前記手首関節に取り付けられたエンドエフェクタと、前記シャフトに挿通されて遠位端が前記手首関節に取り付けられている中空のトルク伝達チューブを有する手首関節駆動力伝達部とを含むロボット本体と、を備え、前記手首関節駆動部は、前記ベースを前記ロボット本体駆動機構に取り付けることによって、前記トルク伝達チューブの近位端と接続され、前記トルク伝達チューブを該トルク伝達チューブの軸線周りに回動させるように構成され、且つ前記ベースを前記ロボット本体駆動機構から取り外すことによって、前記トルク伝達チューブと切り離されるように構成されている。
この構成によれば、ベースをロボット本体駆動機構から取り外し、駆動力伝達機構とロボット本体駆動機構とを切り離すことができるように構成されているので、患者に接触するロボット本体をロボット本体駆動機構から取り外し、ロボット本体の滅菌処理を行うことができる。したがって、手術用ロボットの滅菌処理作業を効率的に行うことができる。
また、ベースをロボット本体駆動機構に取り付けることによって、手首関節駆動部は、トルク伝達チューブの近位端と接続され、トルク伝達チューブをトルク伝達チューブの軸線周りに回動させることができる。これによって、アームの遠位端に設けられたエンドエフェクタをアームの遠位端の軸線周りに回動させることができる。よって、アームが曲がっている状態においても、前記エンドエフェクタのアームの遠位端の軸線周りの角度位置を変更することができ、手術用ロボットの操作性を向上させることができる。
前記シャフト及び前記トルク伝達チューブは、可撓性を有していてもよい。
この構成によれば、シャフト及びトルク伝達チューブを曲げて、患者の臓器等を迂回し、エンドエフェクタを処置部位の近傍に導入することができる。また、手首関節を精確に回転させることができる。
前記ロボット本体駆動機構は、エンドエフェクタ駆動部を含み、前記ロボット本体は、前記トルク伝達チューブに挿通され、遠位端が前記エンドエフェクタに取り付けられているエンドエフェクタ操作ケーブルと、その回動によって該エンドエフェクタ操作ケーブルを該エンドエフェクタ操作ケーブルの延在方向に移動させるエンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリと、を有するエンドエフェクタ駆動力伝達部を含み、前記エンドエフェクタは、前記エンドエフェクタ操作ケーブルが該エンドエフェクタ操作ケーブルの延在方向に移動することによって動作するように構成され、前記エンドエフェクタ駆動部は、前記ベースを前記ロボット本体駆動機構に取り付けることによって、前記エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリと接続され、前記エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリを回動させるように構成され、且つ前記ベースを前記ロボット本体駆動機構から取り外すことによって、前記エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリと切り離されるように構成されていてもよい。
この構成によれば、シャフトを曲げることによってエンドエフェクタ操作ケーブルが動かされ、エンドエフェクタが動作することを防止することができる。
前記手首関節駆動部は、駆動軸の回転によって回転する駆動側手首関節駆動回動体を有し、前記エンドエフェクタ駆動部は、駆動軸の回転によって回転する駆動側エンドエフェクタ駆動回動体を有し、前記手首関節駆動力伝達部は、前記トルク伝達チューブの近位端に固定され、前記トルク伝達チューブの近位端の軸線周りに回動可能に前記ベースに支持され、内部空間が前記トルク伝達チューブの内部空間と連通する中空の連結部と、該連結部に固定され、前記トルク伝達チューブの近位端の軸線上に延在する貫通孔を有し、前記ベースを前記ロボット本体駆動機構に取り付けることによって前記駆動側手首関節駆動回動体と接続される従動側手首関節駆動回動体と、を有し、前記エンドエフェクタ駆動力伝達部は、前記連結部の内部空間に配設された前記エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリと、該エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリに固定され、前記トルク伝達チューブの近位端の軸線周りに回動可能に前記ベースに支持され、前記従動側手首関節駆動回動体の貫通孔に挿通されている回動軸と、該回動軸に固定され、前記ベースを前記ロボット本体駆動機構に取り付けることによって、前記駆動側エンドエフェクタ駆動回動体と接続される従動側エンドエフェクタ駆動回動体と、を有していてもよい。
この構成によれば、従動側鉗子駆動回動体及び従動側手首関節駆動回動体を同時に回転させることによって、エンドエフェクタを動作させることなく、エンドエフェクタのアームの遠位端の軸線周りの角度位置を変更することができる。
また、駆動側鉗子駆動回動体及び従動側手首関節駆動回動体は、同一軸線上に配設されているので、ベースをコンパクトに構成することができる。
前記ロボット本体駆動機構は、曲げ関節駆動部を含み、前記アームは、前記シャフトと前記手首関節との間に設けられ、前記アームを曲げる曲げ動作を行う曲げ関節を有し、前記ロボット本体は、遠位端が前記曲げ関節に取り付けられている曲げ関節操作ケーブルと、その回動によって該曲げ関節操作ケーブルを該曲げ関節操作ケーブルの延在方向に移動させる曲げ関節操作ケーブル牽引プーリと、を有する曲げ関節駆動力伝達部を含み、前記曲げ関節は、前記曲げ関節操作ケーブルが曲げ関節操作ケーブルの延在方向に移動することによって曲げ動作を行うように構成され、前記曲げ関節駆動部は、前記ベースを前記ロボット本体駆動機構に取り付けることによって、前記曲げ関節操作ケーブル牽引プーリと接続され、前記曲げ関節操作ケーブル牽引プーリを回動させるように構成され、且つ前記ベースを前記ロボット本体駆動機構から取り外すことによって、前記曲げ関節操作ケーブル牽引プーリと前記手首関節駆動部とが切り離されるように構成されていてもよい。
この構成によれば、前記エンドエフェクタのアームを曲げ、手術用ロボットの操作性を向上させることができる。
前記曲げ関節操作ケーブルは、前記シャフトと前記トルク伝達チューブとの間の空間に挿通されていてもよい。
この構成によれば、エンドエフェクタの動作及び手首関節の動作から独立して曲げ関節を動作させることができる。
前記エンドエフェクタは、鉗子であってもよい。
この構成によれば、対象物の把持を行う作業に手術用ロボットを適用することができる。
本発明は、手術用ロボットの操作性を向上させることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態に係る手術用ロボットを備える手術用ロボットシステムの構成例を概略的に示す図である。 図１の手術用ロボットの手術用ロボットの構成例を示す図である。 図１の手術用ロボットのロボット本体の近位端及びロボット本体駆動機構の構成例を示す斜視図である。 図１の手術用ロボットのロボット本体の近位端の構成例を示す断面図である。 図１の手術用ロボットのロボット本体の近位端の構成例を示すＡ−Ａ矢視図である。 図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、ロボット本体の関節部を真っ直ぐに伸ばした状態を示す図である。 図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、ロボット本体の関節部を曲げた状態を示す図である。 図１の手術用ロボットのロボット本体の手首関節の構成例を示す一部破断図である。 図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、第１曲げ関節操作ケーブルの構成例を示す図である。 図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、第２曲げ関節操作ケーブルの構成例を示す図である。 図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示すＢ−Ｂ矢視図である。 図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示すＣ−Ｃ矢視図である。 図１の手術用ロボットの制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係る手術用ロボット１を備える手術用ロボットシステム１００の構成例を概略的に示す図である。図２は、手術用ロボット１の構成例を示す図である。
図１に示すように、手術用ロボットシステム１００は、術者Ｗが手術台１１１上の患者Ｐの体内に挿入した手術用ロボット１の遠位端に設けられた術具を外部から遠隔的に操作することによって、低侵襲手術を行うシステムである。
手術用ロボットシステム１００は、例えば、１以上の手術用ロボット１と、内視鏡１０１と、を備える。
手術用ロボット１は、手術台１１１に取り付けられた手術用ロボット支持台１１３に支持されている。そして、手術用ロボット１は、細長く形成されたアームを有し、アームの遠位端に術具を有する。そして、この術具によって、患者Ｐの体内の処置部位の処置を行う。本実施の形態において、手術用ロボット１は、アームの遠位端に鉗子を有するロボットである。しかし、アームの遠位端の術具は鉗子に限られるものではなく、種々の術具を適用することができる。
内視鏡１０１は、術者Ｗが患者Ｐの体内を視認するためのものであり、遠位端にビデオカメラ及び照明を有する。そして、内視鏡１０１のビデオカメラによって撮影した画像は、表示装置１１４に表示される。これによって、術者Ｗは、患者Ｐの体内に位置するアームの遠位端及び術具の状態、並びに処置部位の状態を視認しながら、手術用ロボット１を操作し、手術を行うことができる。
そして、図２に示すように、手術用ロボット１は、集束管１０２に挿入され、集束される。集束管１０２は、可撓性を有し、中空の筒状に形成されている。
［ロボット本体の構成例］
図３は、ロボット本体２の近位端及びロボット本体駆動機構５１の構成例を示す斜視図である。図４は、ロボット本体２の近位端の構成例を示す断面図である。図５は、ロボット本体２の近位端の構成例を示すＡ−Ａ矢視図である。
図２に示すように、手術用ロボット１は、ロボット本体２と、駆動部３と、制御器４（図１参照）と、操作部５（図１参照）とを備える。また、本実施の形態において、手術用ロボット１は、案内管６を備える。
ロボット本体２は、ベース２３と、近位端２１ａがベース２３に連なるアーム２１と、アーム２１の遠位端２１ｂに設けられたエンドエフェクタ（鉗子）２２と、駆動力伝達機構２４と、を有する。なお、「連なる」とは、２つのものが直接接続されている場合のみならず、２つのものの間に他のものが介在し、間接的に接続されている場合も含む。
ベース２３は、駆動部３の後述するロボット本体駆動機構５１に着脱可能に固定される。これによって、ロボット本体２を駆動部３に連結することができる。図３及び図４に示すように、ベース２３は、筒状に形成された筒状部７５と、筒状部７５のベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態におけるロボット本体駆動機構５１側（駆動部３側）の周縁に取り付けられた駆動部側端板７６と、筒状部７５のアーム２１側の周縁に取り付けられたアーム側端板７７と、を有する。
筒状部７５は、アーム２１の後述するトルク伝達チューブ４４の近位端４４ａの軸線Ｌ１方向に延在するようにアーム２１に連なっている。図４に示すように、筒状部７５の内部には、支持部７５ａが設けられている。支持部７５ａは、図４の手前方向及び奥行き方向に伸びる棒状体であり、両端部は支持部７５ａの内周面に固定されている。そして、支持部７５ａは、後述する連結部７０の一方の端部を支持している。
駆動部側端板７６は、駆動部側端板７６の外側面及び内側面を接続する第１貫通孔７６ａを有する。第１貫通孔７６ａは、後述する軸線Ｌ３上に形成されている。第１貫通孔７６ａには、内部に後述する従動側第１曲げ関節駆動回動体６２が配置されている。また、駆動部側端板７６は、駆動部側端板７６の外側面及び内側面を接続する第２貫通孔７６ｂを有する。第２貫通孔７６ｂは、後述する軸線Ｌ４上に形成されている。第２貫通孔７６ｂは、内部に後述する従動側第２曲げ関節駆動回動体６５が配置されている。第２貫通孔７６ｂは、第１貫通孔７６ａを軸線Ｌ１を中心に略１８０度回転させた位置に形成されている。
更に、駆動部側端板７６は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態におけるロボット本体駆動機構５１側に突出する中空の突出部７６ｃが形成されている。突出部７６ｃは、軸線Ｌ１上に形成されている。すなわち、突出部７６ｃは、第１貫通孔７６ａと第２貫通孔７６ｂとの間に位置している。突出部７６ｃは、軸線Ｌ１を中心とする円周方向に延在する周壁７６ｄを有する。周壁７６ｄの内側の空間は、筒状部７５の内部空間と連通している。そして、周壁７６ｄの内側の空間には、後述する従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８及び従動側手首関節駆動回動体７１が配設されている。そして、第１貫通孔７６ａを軸線Ｌ１を中心に略９０度回転させた位置と、後述する従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８及び従動側手首関節駆動回動体７１との間の周壁７６ｄは、除去され、当該従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８及び従動側手首関節駆動回動体７１の歯が露出している。また、第２貫通孔７６ｂを軸線Ｌ１を中心に略９０度回転させた位置と、後述する従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８及び従動側手首関節駆動回動体７１との間の周壁７６ｄは、除去され、当該従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８及び従動側手首関節駆動回動体７１の歯が露出している。
また、図４及び図５に示すように、ベース２３は、筒状部７５の内周面に取り付けられた一対の第１曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７８及び一対の第２曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７９を有する。一対の第１曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７８は、後述する第１曲げ関節操作ケーブル４１の延在方向を、変更するプーリである。第２曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７９は、後述する第２曲げ関節操作ケーブル４２の延在方向を、変更するプーリである。
そして、第１曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７８及び第２曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７９は、軸線Ｌ１方向における位置が相違するように配置されている。すなわち、本実施の形態において、第１曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７８は、第２曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７９よりもアーム２１側（図４の紙面において左方）に配置されている。
図６Ａは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示す図であり、関節部２６を真っ直ぐに伸ばした状態を示す図である。図６Ｂは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示す図であり、関節部２６を曲げた状態を示す図である。
図４、図５、図６Ａ、及び図６Ｂに示すように、アーム２１は、中空の可撓シャフト（シャフト）２５と、関節部２６とを有する。
可撓シャフト２５は、例えば、可撓性を有する筒状体である。そして、図４に示すように、可撓シャフト２５の近位端２５ａは、ベース２３のアーム側端板７７に取り付けられ、固定されている。すなわち、可撓シャフト２５の近位端２５ａは、ベース２３に連なっている。そして、可撓シャフト２５の内部空間は、ベース２３の内部空間と連通している。
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、関節部２６は、近位端（第１曲げ関節２７の近位端２７ａ）が可撓シャフト２５の遠位端２５ｂに連なる。関節部２６は、中空の筒状体であり、内部空間は、可撓シャフト２５の内部空間と連通している。
本実施の形態において、関節部２６は、第１曲げ関節２７と、第２曲げ関節２８と、接続部２９と、手首関節３０とを有する。第１曲げ関節２７と、第２曲げ関節２８と、接続部２９と、手首関節３０とは、同一軸線上に配設されている。関節部２６は、外周面が図示しないカバーによって覆われ、可撓シャフト２５と略同一の径を有する。
第１曲げ関節２７は、中空の筒状体であり、近位端２７ａが可撓シャフト２５の遠位端２５ｂに連なるように取り付けられている。
図９Ａは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示すＢ−Ｂ矢視図である。図９Ｂは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示すＣ−Ｃ矢視図である。
第１曲げ関節２７は、関節部２６の軸線方向に一列に連なった複数のコマ部材３１を有する。コマ部材３１は、関節部２６の軸線方向に延在する円柱状に形成されている。そして、コマ部材３１は、コマ部材３１の軸線及び後述する第１曲げ関節２７の曲げ方向と直交する方向から見て（すなわち、後述するピン３１ｆの延在方向から見て）、コマ部材３１の軸線から離れるに従ってコマ部材３１の軸線方向の厚さ寸法が小さくなるテーパー状に形成されている。すなわち、コマ部材３１は、図６Ａにおいて、上方及び下方に向かうに従って薄くなるように形成されている。これによって、第１曲げ関節２７を曲げたときにコマ部材３１の端面と当該端面に対峙する隣接するコマ部材３１の端面との干渉を回避している。
そして、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、コマ部材３１は、第１挿通孔３１ａと、一対の第２挿通孔３１ｂと、一対の第３挿通孔３１ｃとを有する。
第１挿通孔３１ａは、コマ部材３１の軸線上に形成され、後述するトルク伝達チューブ４４が挿通されている。そして、一列に連なった複数のコマ部材３１の第１挿通孔３１ａがアーム２１の延在方向に延在する第１経路Ｒ１を構成している。
一対の第２挿通孔３１ｂは、コマ部材３１の両端面を接続し、コマ部材３１の軸線と平行に延在している。一対の第２挿通孔３１ｂのうち一方は、コマ部材３１の軸線及び後述する第１曲げ関節２７の曲げ方向と直交する方向から見て（すなわち、後述するピン３１ｆの延在方向から見て）、コマ部材３１の軸線に対して一対の第２挿通孔３１ｂのうち他方が位置する側と反対側に位置している。すなわち、図６Ａにおいて、一対の第２挿通孔３１ｂのうち一方は、後述するピン３１ｆよりも上方に形成され、他方は後述するピン３１ｆよりも下方に形成されている。そして、後述する第１曲げ関節操作ケーブル４１の両端部が一対の第２挿通孔３１ｂにそれぞれ挿通されている。そして、一列に連なった複数のコマ部材３１の一対の第２挿通孔３１ｂがアーム２１の延在方向に延在する一対の第２経路Ｒ２を構成している。したがって、一対の第２経路Ｒ２のうち一方は、後述するピン３１ｆの延在方向から見て、コマ部材３１の軸線に対して一対の第２経路Ｒ２のうち他方が位置する側と反対側に位置している。
一対の第３挿通孔３１ｃは、コマ部材３１の両端面を接続し、コマ部材３１の軸線と平行に延在している。一対の第３挿通孔３１ｃのうち一方は、コマ部材３１の軸線及び後述する第１曲げ関節２７の曲げ方向と直交する方向から見て、コマ部材３１の軸線に対して一対の第３挿通孔３１ｃのうち他方が位置する側と反対側に位置している。すなわち、図６Ａにおいて、一対の第３挿通孔３１ｃのうち一方は、後述するピン３１ｆよりも上方に形成され、他方は後述するピン３１ｆよりも下方に形成されている。そして、後述する第２曲げ関節操作ケーブル４２の両端部が一対の第３挿通孔３１ｃにそれぞれ挿通されている。そして、一列に連なった複数のコマ部材３１の一対の第３挿通孔３１ｃがアーム２１の延在方向に延在する一対の第３経路Ｒ３を構成している。したがって、一対の第３経路Ｒ３のうち一方は、後述するピン３１ｆの延在方向から見て、コマ部材３１の軸線に対して一対の第３経路Ｒ３のうち他方が位置する側と反対側に位置している。
また、コマ部材３１の一方の端面からコマ部材３１の延在方向外側に向かって突出する一対の第１突出部３１ｄが形成され、更に、コマ部材３１の他方の端面からコマ部材３１の延在方向外側に向かって突出する一対の第２突出部３１ｅが形成されている。一対の第１突出部３１ｄと隣り合うコマ部材３１の一対の第２突出部３１ｅとは、一直線上に並ぶ一対のピン３１ｆによって連結されている。これによって、各コマ部材３１は、隣接するコマ部材３１に対して一対のピン３１ｆの軸線（揺動軸線）周りに揺動可能に連結されている。そして、コマ部材３１の各揺動軸線は互いに平行となるように構成され、第１曲げ関節２７は、コマ部材３１の軸線及び揺動軸線と直交する方向（以下、曲げ方向ともいう。）に第１曲げ関節２７の遠位端２７ｂが向かうように曲げ動作を行うように構成されている。なお、図６Ａにおいて、コマ部材３１の軸線とは紙面の左右方向に延在する軸線であり、揺動軸線とは紙面の奥行方向に延在する軸線である。
上述の通り、一対の第２経路Ｒ２のうち一方は、後述するピン３１ｆの延在方向から見て、コマ部材３１の軸線に対して一対の第２経路Ｒ２のうち他方が位置する側と反対側に位置しているので、第１曲げ関節２７が曲げ動作を行うと一対の第２経路Ｒ２のうち曲げ方向内側に位置する第２経路Ｒ２の経路長は短くなり、曲げ方向外側に位置する第２経路Ｒ２は長くなる。同様に、一対の第３経路Ｒ３のうち一方は、後述するピン３１ｆの延在方向から見て、コマ部材３１の軸線に対して一対の第３経路Ｒ３のうち他方が位置する側と反対側に位置しているので、第１曲げ関節２７が曲げ動作を行うと一対の第３経路Ｒ３のうち曲げ方向内側に位置する第３経路Ｒ３の経路長は短くなり、曲げ方向外側に位置する第３経路Ｒ３は長くなる。
第２曲げ関節２８は、第１曲げ関節２７と同様の構成であるので、その説明を省略する。
接続部２９は、中空の筒状体であり、第１曲げ関節２７と第２曲げ関節２８とを接続している。
手首関節３０は、エンドエフェクタ２２をアーム２１の遠位端２１ｂの軸線Ｌ２周りに回転させる。手首関節３０は、アーム２１の軸線（関節部２６の軸線）と直交する平面上に延在する板状体であり、中央部に手首関節３０の近位端側の面と遠位端側の面を接続する貫通孔３０ａが設けられている。貫通孔３０ａは、後述するエンドエフェクタ操作ケーブル４３が挿通される孔であり、アーム２１の遠位端２１ｂの軸線上に形成されている。そして、手首関節３０は、図示しない軸受けを介して、第２曲げ関節２８の遠位端２８ｂに連なるように取り付けられている。したがって、手首関節３０は、可撓シャフト２５、第１曲げ関節２７、及び第２曲げ関節２８に対して、アーム２１の遠位端２１ｂの軸線Ｌ２周りに回動可能に構成されている。
また、手首関節３０の近位端側の面であって、貫通孔３０ａの周縁部には、後述するトルク伝達チューブ４４の遠位端４４ｂが固定されている（図７参照）。
エンドエフェクタ２２は、術具であり、本実施の形態において、鉗子である。エンドエフェクタ２２は、手首関節３０の遠位端側の面に取り付けられている。すなわち、エンドエフェクタ２２は、関節部２６の遠位端（第２曲げ関節２８の遠位端２８ｂ）に連なる。
また、エンドエフェクタ２２は、操作ケーブル連結部を有する図示しない開閉動作作動機構を備える。操作ケーブル連結部は、後述するエンドエフェクタ操作ケーブル４３の遠位端４３ｂが連結される部分である。エンドエフェクタ２２の開閉動作作動機構は、操作ケーブル連結部が所定方向に動かされると、その移動量に応じて鉗子を所定量開閉する機構である。また、操作ケーブル連結部は、図示しない付勢機構によって、エンドエフェクタ操作ケーブル４３の近位端４３ａから遠位端４３ｂに向かう方向に付勢されている。これによって、エンドエフェクタ操作ケーブル４３を遠位端４３ｂから近位端４３ａに向かう方向に牽引すると、操作ケーブル連結部は、上記付勢機構の付勢力に抗してエンドエフェクタ操作ケーブル４３の遠位端４３ｂの移動方向に動かされ、例えば閉動作を行い、対象物の把持動作を行う。また、エンドエフェクタ操作ケーブル４３を近位端４３ａから遠位端４３ｂに向かう方向に送り出すと、エンドエフェクタ操作ケーブル４３は撓むが、付勢機構がこの撓みを吸収するように、操作ケーブル連結部を上記エンドエフェクタ操作ケーブル４３の遠位端４３ｂの移動方向とは反対方向に移動させ、例えば開動作を行い、対象物の解放動作を行う。
このように、アーム２１の近位端２１ａから遠位端２１ｂまでの内部空間は連通しており、内部に後述する駆動力伝達機構２４の第１曲げ関節操作ケーブル４１、第２曲げ関節操作ケーブル４２、エンドエフェクタ操作ケーブル４３、及びトルク伝達チューブ４４が挿通されている。
駆動力伝達機構２４は、駆動部３の後述するロボット本体駆動機構５１の駆動力を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂに連なる機構、すなわち第１曲げ関節２７、第２曲げ関節２８、手首関節３０、及びエンドエフェクタ２２に伝達する機構である。図４に示すように、駆動力伝達機構２４は、第１曲げ関節駆動力伝達部４５と、第２曲げ関節駆動力伝達部４６と、エンドエフェクタ駆動力伝達部４７と、手首関節駆動力伝達部４８と、を有する。
第１曲げ関節駆動力伝達部４５は、駆動部３の後述する第１曲げ関節駆動部３５（図３参照）の駆動力を第１曲げ関節２７に伝達する機構である。第１曲げ関節駆動力伝達部４５は、第１曲げ関節操作ケーブル４１と、第１回動軸６３と、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１と、従動側第１曲げ関節駆動回動体６２と、を有する。第１回動軸６３、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１、及び従動側第１曲げ関節駆動回動体６２は、ベース２３の内部に設けられている。
図８Ａは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示す図であり、第１曲げ関節操作ケーブル４１の構成例を示す図である。
第１曲げ関節操作ケーブル４１は、図８Ａに示すように、両端部４１ｂが第１曲げ関節２７の遠位端２７ｂに位置するコマ部材３１に固定されている。
そして、第１曲げ関節操作ケーブル４１は、一方の端部４１ｂから中間部４１ａに向かって延びる部分が、第１曲げ関節２７の一対の第２経路Ｒ２のうち一方、及び可撓シャフト２５の内部空間を通り、ベース２３の内部空間まで延びている。そして、図４及び図５に示すように、ベース２３の内部空間において、第１曲げ関節操作ケーブル４１は、一対の第１曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７８の一方に巻き掛けられ、この巻き掛けられた部分から中間部４１ａに亘る部分は、軸線Ｌ１と直交する仮想の平面上において延在している。
また、他方の端部４１ｂから中間部４１ａに向かって延びる部分が、第１曲げ関節２７の一対の第２経路Ｒ２のうち他方、及び可撓シャフト２５の内部空間を通り、ベース２３の内部空間まで延びている。そして、ベース２３の内部空間において、第１曲げ関節操作ケーブル４１は、一対の第１曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７８の他方に巻き掛けられ、この巻き掛けられた部分から中間部４１ａに亘る部分は、前記軸線Ｌ１と直交する平面と同一の仮想の平面上において延在している。
第１回動軸６３は、軸線Ｌ１と平行な軸線Ｌ３方向に延在する軸であり、両端部が軸受けを介してベース２３に取り付けられ、ベース２３に対して軸線Ｌ３周りに回動可能に支持されている。
第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１は、その回動によって第１曲げ関節操作ケーブル４１を第１曲げ関節操作ケーブル４１の延在方向に移動させる。本実施の形態において、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１は、第１曲げ関節操作ケーブル４１の一対の第１曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７８に巻き掛けられた部分から中間部４２ａに亘る部分が延在する仮想の平面上に配設されている。そして、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１は、第１回動軸６３の端部のうち、ベース２３のアーム側端板７７側に位置する端部に固定され、第１回動軸６３と一体的に軸線Ｌ３回りに回動可能に構成されている。第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１には、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部４１ａが巻き掛けられ、固定されている。これによって、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１による第１曲げ関節操作ケーブル４１の駆動を円滑に行うことができる。
従動側第１曲げ関節駆動回動体６２は、第１回動軸６３の端部のうち、駆動部側端板７６側に位置する端部に固定され、駆動部側端板７６の第１貫通孔７６ａに位置している。従動側第１曲げ関節駆動回動体６２は、円板状に形成され、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態におけるロボット本体駆動機構５１に対峙する面には従動側係合部６２ａが設けられている。従動側係合部６２ａは、後述する駆動側第１曲げ関節回動体９１の駆動側係合部９１ａ（図３参照）と係合する部分である。本実施の形態において、従動側係合部６２ａは、軸線Ｌ１方向に突出する２つの突起である。そして、後述する第１曲げ関節駆動部３５の駆動力によって、従動側第１曲げ関節駆動回動体６２が所定の回転方向に回転すると、従動側第１曲げ関節駆動回動体６２及び第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１が一体的に所定の回転方向に回転し、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部４１ａから何れか一方の端部４１ｂに亘る部分が牽引され、当該一方の端部４１ｂがアーム２１の近位端２１ａに向かって移動する。これによって、第１曲げ関節２７の一対の第２経路Ｒ２のうち、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部４１ａから前記一方の端部４１ｂ側の部分が挿通されている一方の経路長が短くなり、第１曲げ関節２７は、当該一方の第２経路Ｒ２が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１の回動によって、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部４１ａから他方の端部４１ｂに亘る部分は送り出され、一対の第２経路Ｒ２のうち経路長が長くなった他方の経路に送り込まれる。また、後述する第１曲げ関節駆動部３５の駆動力によって、従動側第１曲げ関節駆動回動体６２が上記所定の回転方向とは反対方向に回転すると、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１が上記所定の回転方向とは反対方向に回転し、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部４１ａから他方の端部４１ｂに亘る部分が牽引され、当該他方の端部４１ｂがアーム２１の近位端２１ａに向かって移動する。これによって、第１曲げ関節２７の一対の第２経路Ｒ２のうち、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部４１ａから前記他方の端部４１ｂが挿通されている他方の経路長が短くなり、第１曲げ関節２７は、当該他方の第２経路Ｒ２が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１の回動によって、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部４１ａから一方の端部４１ｂに亘る部分は送り出され、経路長が長くなった一対の第２経路Ｒ２のうち一方の経路に送り込まれる。
第２曲げ関節駆動力伝達部４６は、駆動部３の後述する第２曲げ関節駆動部３６（図３参照）の駆動力を第２曲げ関節２８に伝達する機構である。第２曲げ関節駆動力伝達部４６は、第２曲げ関節操作ケーブル４２と、第２回動軸６６と、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４と、従動側第２曲げ関節駆動回動体６５と、を有する。第２回動軸６６、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４、及び従動側第２曲げ関節駆動回動体６５は、ベース２３の内部に設けられている。
図８Ｂは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示す図であり、第２曲げ関節操作ケーブル４２の構成例を示す図である。
第２曲げ関節操作ケーブル４２は、図８Ｂに示すように、両端部４２ｂが第２曲げ関節２８の遠位端２８ｂに位置するコマ部材３１に固定されている。そして、第２曲げ関節操作ケーブル４２は、一方の端部４２ｂから中間部４２ａに向かって延びる部分が、第２曲げ関節２８の一対の第３経路Ｒ３のうち一方、接続部２９、第１曲げ関節２７の一対の第３経路Ｒ３のうち一方、及び可撓シャフト２５の内部空間を通り、ベース２３の内部空間まで延びている。そして、図４及び図５に示すように、ベース２３の内部空間において、第２曲げ関節操作ケーブル４２は、一対の第２曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７９の一方に巻き掛けられ、この巻き掛けられた部分から中間部４２ａに亘る部分は、軸線Ｌ１と直交する仮想の平面上において延在している。
また、他方の端部４２ｂから中間部４２ａに向かって延びる部分が、第２曲げ関節２８の一対の第３経路Ｒ３のうち他方、接続部２９、第１曲げ関節２７の一対の第３経路Ｒ３のうち他方、及び可撓シャフト２５の内部空間を通り、ベース２３の内部空間まで延びている。そして、ベース２３の内部空間において、第２曲げ関節操作ケーブル４２は、一対の第２曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７９の他方に巻き掛けられ、この巻き掛けられた部分から中間部４２ａに亘る部分は、前記軸線Ｌ１と直交する平面と同一の仮想の平面上において延在している。
第２回動軸６６は、軸線Ｌ１と平行な軸線Ｌ４方向に延在する軸であり、両端部が軸受けを介してベース２３に取り付けられ、ベース２３に対して軸線Ｌ４周りに回動可能に支持されている。軸線Ｌ４は、軸線Ｌ１を中心に軸線Ｌ３を略１８０度回転させた位置に位置する。
第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４は、その回動によって第２曲げ関節操作ケーブル４２を第２曲げ関節操作ケーブル４２の延在方向に移動させる。本実施の形態において、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４は、第２曲げ関節操作ケーブル４２の一対の第２曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７９に巻き掛けられた部分から中間部４２ａに亘る部分が延在する仮想の平面上に配設されている。そして、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４は、第２回動軸６６の端部のうち、ベース２３のアーム側端板７７側に位置する端部に固定され、第２回動軸６６と一体的に軸線Ｌ４回りに回動可能に構成されている。第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４には、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部４２ａが巻き掛けられ、固定されている。これによって、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４による第２曲げ関節操作ケーブル４２の駆動を円滑に行うことができる。
そして、上述の通り、一対の第１曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７８及び一対の第２曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７９は、軸線Ｌ１方向における位置が相違するように配置され、第１曲げ関節操作ケーブル４１の一対の第１曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７８に巻き掛けられた部分から中間部４１ａに亘る部分が延在する仮想の平面と、第２曲げ関節操作ケーブル４２の一対の第２曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ７９に巻き掛けられた部分から中間部４２ａに亘る部分が延在する仮想の平面とが相違するように構成されている。したがって、第１曲げ関節操作ケーブル４１及び第２曲げ関節操作ケーブル４２の接触を防止することができる。
従動側第２曲げ関節駆動回動体６５は、第２回動軸６６の端部のうち、駆動部側端板７６側に位置する端部に固定され、駆動部側端板７６の第２貫通孔７６ｂに位置している。従動側第２曲げ関節駆動回動体６５は、円板状に形成され、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態におけるロボット本体駆動機構５１側に対峙する面には従動側係合部６５ａが複数設けられている。従動側係合部６５ａは、後述する駆動側第２曲げ関節回動体９２の駆動側係合部９２ａ（図３参照）と係合する部分である。
本実施の形態において、従動側係合部６５ａは、軸線Ｌ１方向に突出する二つの突起である。そして、後述する第２曲げ関節駆動部３６の駆動力によって、従動側第２曲げ関節駆動回動体６５が所定の回転方向に回転すると、従動側第２曲げ関節駆動回動体６５及び第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４が一体的に所定の回転方向に回転し、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部４２ａから何れか一方の端部４２ｂに亘る部分が牽引され、当該一方の端部４２ｂがアーム２１の近位端２１ａに向かって移動する。これによって、第２曲げ関節２８の一対の第３経路Ｒ３のうち、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部４２ａから前記一方の端部４２ｂ側の部分が挿通されている一方の経路長が短くなり、第２曲げ関節２８は、当該一方の第３経路Ｒ３が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４の回動によって、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部４２ａから他方の端部４２ｂに亘る部分は送り出され、一対の第３経路Ｒ３のうち経路長が長くなった他方の経路に送り込まれる。
また、後述する第２曲げ関節駆動部３６の駆動力によって、従動側第２曲げ関節駆動回動体６５が上記所定の回転方向とは反対方向に回転すると、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４が上記所定の回転方向と反対方向に回転し、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部４２ａから他方の端部４２ｂに亘る部分が牽引され、当該他方の端部４２ｂがアーム２１の近位端２１ａに向かって移動する。これによって、第２曲げ関節２８の一対の第３経路Ｒ３のうち、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部４２ａから前記他方の端部４２ｂが挿通されている他方の経路長が短くなり、第２曲げ関節２８は、当該他方の第３経路Ｒ３が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４の回動によって、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部４２ａから一方の端部４２ｂに亘る部分は送り出され、経路長が長くなった一対の第３経路Ｒ３のうち一方の経路に送り込まれる。
エンドエフェクタ駆動力伝達部４７は、駆動部３の後述するエンドエフェクタ駆動部３７（図３参照）の駆動力をエンドエフェクタ２２に伝達する機構である。エンドエフェクタ駆動力伝達部４７は、エンドエフェクタ操作ケーブル４３と、第３回動軸６９と、エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７と、従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８と、を有する。第３回動軸６９、エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７、及び従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８は、ベース２３の内部に設けられている。
エンドエフェクタ操作ケーブル４３は、上述の通り、遠位端４３ｂがエンドエフェクタ２２に連結されている。そして、エンドエフェクタ操作ケーブル４３は、遠位端４３ｂから近位端４３ａに向かって延びる部分が、手首関節３０の貫通孔３０ａ（図７参照）、及びトルク伝達チューブ４４の内部空間（関節部２６及び可撓シャフト２５の内部空間）を通り、近位端４３ａが、ベース２３の内部空間に位置している。すなわち、エンドエフェクタ操作ケーブル４３は、トルク伝達チューブ４４に挿通されている。
第３回動軸６９は、軸線Ｌ１方向に伸びる軸であり、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態においてロボット本体駆動機構５１側に位置する一方の端部は、軸受けを介してベース２３の突出部７６ｃに取り付けられ、ベース２３に対して軸線Ｌ１周りに回動可能に支持されている。また、第３回動軸６９の他方の端部よりも一方の端部寄りの部分は、軸受けを介して後述する手首関節駆動力伝達部４８の連結部７０に取り付けられて支持され、軸線Ｌ１周りに回動可能に構成されている。連結部７０は、後述する通り、ベース２３に対して軸線Ｌ１周りに回動可能に構成されているので、第３回動軸６９の他方の端部は、連結部７０を介して間接的にベース２３に取り付けられ、ベース２３に対して軸線Ｌ１周りに回動可能に支持されている。そして、第３回動軸６９の他方の端部は、連結部７０の内部に位置している。
エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７は、その回動によってエンドエフェクタ操作ケーブル４３をエンドエフェクタ操作ケーブル４３の延在方向に移動させる。本実施の形態において、エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７は、第３回動軸６９の上記他方の端部に固定され、ベース２３に対して軸線Ｌ１周りに回動可能に構成されている。したがって、エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７は、連結部７０の内部空間に配設されている。エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７には、エンドエフェクタ操作ケーブル４３の近位端４３ａが保持され巻き付けられている。したがって、エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７は、その回動によってエンドエフェクタ操作ケーブル４３の近位端４３ａの巻き込み及び巻き戻しを行う。
従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８は、例えば平歯車であり、第３回動軸６９の上記一方の端部に固定され、突出部７６ｃの内部に位置している。そして、従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８の歯は突出部７６ｃの周壁７６ｄが除去された部分から露出している。従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態において、後述する駆動側エンドエフェクタ駆動回動体９４（図３参照）の歯と噛み合い、接続される。そして、後述するエンドエフェクタ駆動部３７の駆動力によって、従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８が所定の回転方向に回転すると、従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８及びエンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７が一体的に所定の回転方向に回転し、エンドエフェクタ操作ケーブル４３が牽引される。これによって、エンドエフェクタ２２が把持動作を行うように構成されている。また、後述するエンドエフェクタ駆動部３７の駆動力によって、従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８が所定の回転方向とは反対方向に回転すると、エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７が上記所定の回転方向とは反対方向に回転し、エンドエフェクタ操作ケーブル４３の近位端４３ａが送り出される。これによって、エンドエフェクタ２２が解放動作を行う。
手首関節駆動力伝達部４８は、駆動部３の後述する手首関節駆動部３８（図３参照）の駆動力を手首関節３０に伝達する機構である。手首関節駆動力伝達部４８は、トルク伝達チューブ４４と、連結部７０と、従動側手首関節駆動回動体７１と、を有する。連結部７０及び従動側手首関節駆動回動体７１は、ベース２３の内部に設けられている。
図７は、手首関節３０の構成例を示す一部破断図である。
トルク伝達チューブ４４は、可撓性を有し、筒状に形成されている。そして、トルク伝達チューブ４４は、近位端４４ａにかかるトルクを任意の方向に向けた遠位端４４ｂに伝達することができるものである。すなわち、トルク伝達チューブ４４は、近位端４４ａを回動させることによって、任意の形状に曲げた中間部分を介して、遠位端４４ｂを近位端４４ａの回動量に応じて回動させるように構成されている。そして、トルク伝達チューブ４４は、図７に示すように、遠位端４４ｂが手首関節３０の貫通孔３０ａの周縁部に固定されている。そして、トルク伝達チューブ４４は、遠位端４４ｂから近位端４４ａに向かって延びる部分が、第２曲げ関節２８の第１経路Ｒ１、接続部２９、第１曲げ関節２７の第１経路Ｒ１、及び可撓シャフト２５の内部空間を通り、近位端４４ａが、ベース２３の内部空間に位置している。
なお、上記エンドエフェクタ操作ケーブル４３は、エンドエフェクタ２２から手首関節３０の貫通孔３０ａを通ってトルク伝達チューブ４４の遠位端４４ｂからトルク伝達チューブ４４の内部空間に引き込まれ、このトルク伝達チューブ４４の内部空間を通ってベース２３まで延び、ベース２３の内部空間において、トルク伝達チューブ４４の近位端４４ａからトルク伝達チューブ４４の外側に引き出されている。したがって、エンドエフェクタ操作ケーブル４３は、トルク伝達チューブ４４の中心軸又はその近傍に沿って延在している。トルク伝達チューブ４４の近位端４４ａから遠位端４４ｂまでの中心軸沿いの経路長は、アーム２１を伸ばした状態と曲げた状態において殆ど変化しないので、アーム２１を曲げることによって、エンドエフェクタ操作ケーブル４３がその延在方向に動かされ、エンドエフェクタ２２が動作することを防止することができる。また、エンドエフェクタ操作ケーブル４３が第１曲げ関節操作ケーブル４１及び第２曲げ関節操作ケーブル４２と接触することを防止することができ、第１曲げ関節操作ケーブル４１又は第２曲げ関節操作ケーブル４２が動作したときに、予期せずエンドエフェクタ操作ケーブル４３が動作することを防止することができる。
また、第１曲げ関節操作ケーブル４１及び第２曲げ関節操作ケーブル４２は、可撓シャフト２５とトルク伝達チューブ４４との間に位置する空間を通ってベース２３まで延びている。したがって、第１曲げ関節操作ケーブル４１及び第２曲げ関節操作ケーブル４２の動作とエンドエフェクタ操作ケーブル４３及びトルク伝達チューブ４４の動作とを分離することができる。したがって、エンドエフェクタ２２の動作及び手首関節３０の動作から独立して第１曲げ関節２７及び第２曲げ関節２８を動作させることができる。
そして、トルク伝達チューブ４４の近位端４４ａと遠位端４４ｂとの間の部分は、可撓性を有しているので、可撓シャフト２５と共に曲げることができる。
連結部７０は、軸線が軸線Ｌ１方向に延在する筒状体であり、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態においてロボット本体駆動機構５１側に位置する一方の端部は、軸受けを介してエンドエフェクタ駆動力伝達部４７の第３回動軸６９に取り付けられて支持されている。第３回動軸６９は、上述の通り、ベース２３に対して軸線Ｌ１周りに回動可能に構成されているので、連結部７０の一方の端部は、第３回動軸６９を介して間接的にベース２３に取り付けられ、ベース２３に対して軸線Ｌ１周りに回動可能に支持されている。また、連結部７０の他方の端部は、軸受けを介してベース２３の支持部７５ａに取り付けられ、ベース２３に対して軸線Ｌ１周りに回動可能に支持されている。したがって、連結部７０は、ベース２３に対して、エンドエフェクタ駆動力伝達部４７の動作から独立して軸線Ｌ１周りに回動可能に構成されている。
そして、連結部７０は、上記他方の端部側の周縁にトルク伝達チューブ４４の近位端４４ａが固定され、トルク伝達チューブ４４の内部空間及び連結部７０の内部空間が連通するように構成されている。そして、連結部７０の内部空間において、エンドエフェクタ駆動力伝達部４７のエンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７に、トルク伝達チューブ４４の近位端４４ａから引き出されたエンドエフェクタ操作ケーブル４３が巻き付けられている。そして、連結部７０は、連結部７０の内周面に取り付けられたエンドエフェクタ操作ケーブル方向変換プーリ７２を有する。エンドエフェクタ操作ケーブル方向変換プーリ７２は、トルク伝達チューブ４４の近位端４４ａから引き出された部分において軸線Ｌ１方向に延在するエンドエフェクタ操作ケーブル４３の延在方向を、軸線Ｌ１を中心とする径方向に変換するプーリである。これによって、エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７によるエンドエフェクタ操作ケーブル４３の巻き込み及び巻き戻しを円滑に行うことができる。
従動側手首関節駆動回動体７１は、例えば平歯車であり、軸線Ｌ１方向において、連結部７０と従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８との間に位置している。そして、従動側手首関節駆動回動体７１は、連結部７０に固定され、突出部７６ｃの内部に位置している。したがって、従動側手首関節駆動回動体７１は、連結部７０と共に軸線Ｌ１周りに回動可能に構成されている。すなわち、従動側手首関節駆動回動体７１は、従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８と同一軸線上で回動可能に構成されている。したがって、ベース２３をコンパクトに構成することができる。そして、従動側手首関節駆動回動体７１の歯は周壁７６ｄから露出している。従動側手首関節駆動回動体７１は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態において、後述する駆動側手首関節駆動回動体９３（図３参照）の歯と噛み合い、接続される。そして、後述する手首関節駆動部３８の駆動力によって、従動側手首関節駆動回動体７１が所定の回転方向に回転すると、トルク伝達チューブ４４の近位端４４ａが所定の回転方向に回転する。これによって、トルク伝達チューブ４４の遠位端４４ｂが従動して所定の回転方向に回転し、手首関節３０が所定の回転方向に回転するように構成されている。また、後述する手首関節駆動部３８の駆動力によって、従動側手首関節駆動回動体７１が上記所定の回転方向とは反対方向に回転すると、トルク伝達チューブ４４の近位端４４ａが上記所定の回転方向とは反対方向に回転する。これによって、トルク伝達チューブ４４の遠位端４４ｂが従動して上記所定の回転方向とは反対方向に回転し、手首関節３０が上記所定の回転方向とは反対方向に回転するように構成されている。
そして、従動側手首関節駆動回動体７１は、軸線Ｌ１方向に連結部７０を貫通して形成された貫通孔７１ａを有する。貫通孔７１ａには、第３回動軸６９が挿通されている。
図２に示すように、案内管６は、可撓性の筒状体であり、可撓シャフト２５及び関節部２６の径寸法と略同一の内径寸法を有する。また、案内管６の長さ寸法は、可撓シャフト２５の長さ寸法よりも短く形成されている。したがって、案内管６の近位端からロボット本体２の遠位端を送り込むことによって、ロボット本体２の遠位端を案内管６の遠位端に向かって送り込むことができる。そして、案内管６は、挿入された各手術用ロボット１及び内視鏡１０１を案内管６の延在方向に滑らかに動かすことができるように構成され、また、挿入された各手術用ロボット１及び内視鏡１０１を案内管６の軸線周りに滑らかに回動させることができるように構成されている。
本実施の形態において、案内管６は、集束管１０２と別体であるが、集束管１０２と一体的に構成されていてもよい。
［駆動部の構成例］
図２に示すように、駆動部３は、ロボット本体２を駆動するロボット本体駆動機構５１を有する。
図３に示すように、ロボット本体駆動機構５１は、第１曲げ関節駆動部３５、第２曲げ関節駆動部３６、手首関節駆動部３８、エンドエフェクタ駆動部３７、及びこれらを収容する筐体３９を有する。第１曲げ関節駆動部３５、第２曲げ関節駆動部３６、手首関節駆動部３８、及びエンドエフェクタ駆動部３７は、例えばサーボモータを含む。
第１曲げ関節駆動部３５は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けることによって、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１（図４参照）と接続され、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１を回動させるように構成されている。また、第１曲げ関節駆動部３５は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１から取り外すことによって、第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６１と切り離されるように構成されている。
本実施の形態において、第１曲げ関節駆動部３５は、ロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態において、駆動軸が、ロボット本体２のベース２３に向かって伸延し、且つ軸線Ｌ３上において延在するように筐体３９に対して取り付けられている。そして、第１曲げ関節駆動部３５は、駆動軸の先端に駆動側第１曲げ関節回動体９１が固定されている。したがって、駆動側第１曲げ関節回動体９１は、第１曲げ関節駆動部３５の駆動軸の回動によって回動する。駆動側第１曲げ関節回動体９１は、円板状に形成され、ロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態においてロボット本体２のベース２３に対峙する面には、駆動側係合部９１ａが設けられている。駆動側係合部９１ａは、従動側第１曲げ関節駆動回動体６２の従動側係合部６２ａと係合する部分である。本実施の形態において、駆動側係合部９１ａは、二つの窪みである。
第２曲げ関節駆動部３６は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けることによって、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４（図４参照）と接続され、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４を回動させるように構成されている。また、第２曲げ関節駆動部３６は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１から取り外すことによって、第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ６４と切り離されるように構成されている。
本実施の形態において、第２曲げ関節駆動部３６は、ロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態において、駆動軸が、ロボット本体２のベース２３に向かって伸延し、且つトルク伝達チューブ４４の近位端４４ａの軸線Ｌ１と平行な軸線Ｌ４上において延在するように筐体３９に対して取り付けられている。そして、第２曲げ関節駆動部３６は、駆動軸の先端に駆動側第２曲げ関節回動体９２が固定されている。したがって、駆動側第２曲げ関節回動体９２は、第２曲げ関節駆動部３６の駆動軸の回動によって回動する。駆動側第２曲げ関節回動体９２は、円板状に形成され、ロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態においてロボット本体２のベース２３に対峙する面には、駆動側係合部９２ａが設けられている。駆動側係合部９２ａは、従動側第２曲げ関節駆動回動体６５の従動側係合部６５ａと係合する部分である。本実施の形態において、駆動側係合部９２ａは、二つの窪みである。
手首関節駆動部３８は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けることによって、トルク伝達チューブ４４の近位端４４ａ（図４参照）と接続され、トルク伝達チューブ４４をトルク伝達チューブの軸線周りに回動させるように構成されている。また、手首関節駆動部３８は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１から取り外すことによって、トルク伝達チューブ４４と切り離されるように構成されている。
本実施の形態において、手首関節駆動部３８は、ロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態において、駆動軸が、ロボット本体２のベース２３に向かって伸延し、且つトルク伝達チューブ４４の近位端４４ａの軸線Ｌ１と平行な軸線Ｌ５上において延在するように筐体３９に対して取り付けられている。そして、手首関節駆動部３８は、駆動軸の先端に駆動側手首関節駆動回動体９３が固定されている。したがって、駆動側手首関節駆動回動体９３は、手首関節駆動部３８の駆動軸の回動によって回動する。駆動側手首関節駆動回動体９３は、例えば歯車であり、外周縁に従動側手首関節駆動回動体７１（図４参照）の歯と噛み合う歯（図示せず）が形成されている。
エンドエフェクタ駆動部３７は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けることによって、エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７（図４参照）と接続され、エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７を回動させるように構成されている。また、エンドエフェクタ駆動部３７は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１から取り外すことによって、エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７と切り離されるように構成されている。
本実施の形態において、エンドエフェクタ駆動部３７は、ロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態において、駆動軸が、ロボット本体２のベース２３に向かって伸延し、且つトルク伝達チューブ４４の近位端４４ａの軸線Ｌ１と平行な軸線Ｌ６上において延在するように筐体３９に対して取り付けられている。そして、エンドエフェクタ駆動部３７は、駆動軸の先端に駆動側エンドエフェクタ駆動回動体９４が固定されている。したがって、駆動側エンドエフェクタ駆動回動体９４は、エンドエフェクタ駆動部３７の駆動軸の回動によって回動する。駆動側エンドエフェクタ駆動回動体９４は、例えば歯車であり、外周縁に従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８（図４参照）の歯と噛み合う歯（図示せず）が形成されている。
したがって、ロボット本体２のベース２３の軸線と、ロボット本体駆動機構５１の軸線を一致させて、ベース２３を軸線方向に移動させることによって、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けることができる。なお、ベース２３及び駆動部筐体５０には、図示しない留め部材が設けられており、留め部材によってベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態が維持されるようになっている。
そして、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態においては、従動側第１曲げ関節駆動回動体６２の従動側係合部６２ａは駆動側第１曲げ関節回動体９１の駆動側係合部９１ａと係合し、駆動側第１曲げ関節回動体９１は従動側第１曲げ関節駆動回動体６２と接続される。そして、従動側第１曲げ関節駆動回動体６２は、駆動側第１曲げ関節回動体９１に対する軸線Ｌ３周りの回動が規制される。したがって、第１曲げ関節駆動部３５の駆動力によって、駆動側第１曲げ関節回動体９１が回動すると、従動側第１曲げ関節駆動回動体６２が回動し、第１曲げ関節駆動部３５の駆動力が、第１曲げ関節駆動力伝達部４５を介して第１曲げ関節２７に伝達される。
また、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態においては、従動側第２曲げ関節駆動回動体６５の従動側係合部６５ａは駆動側第２曲げ関節回動体９２の駆動側係合部９２ａと係合し、駆動側第２曲げ関節回動体９２は従動側第２曲げ関節駆動回動体６５と接続される。そして、従動側第２曲げ関節駆動回動体６５は、駆動側第２曲げ関節回動体９２に対する軸線Ｌ４周りの回動が規制される。したがって、第２曲げ関節駆動部３６の駆動力によって、駆動側第２曲げ関節回動体９２が回動すると、従動側第２曲げ関節駆動回動体６５が回動し、第２曲げ関節駆動部３６の駆動力が、第２曲げ関節駆動力伝達部４６を介して第２曲げ関節２８に伝達される。
更に、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態においては、駆動側エンドエフェクタ駆動回動体９４の歯は従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８の歯と噛み合い、駆動側エンドエフェクタ駆動回動体９４は従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８と接続される。したがって、エンドエフェクタ駆動部３７の駆動力によって、駆動側エンドエフェクタ駆動回動体９４が回動すると、従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８が回動し、エンドエフェクタ駆動部３７の駆動力が、エンドエフェクタ駆動力伝達部４７を介してエンドエフェクタ２２に伝達される。
また、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けた状態においては、駆動側手首関節駆動回動体９３の歯は従動側手首関節駆動回動体７１の歯と噛み合い、駆動側手首関節駆動回動体９３は従動側手首関節駆動回動体７１と接続される。したがって、手首関節駆動部３８の駆動力によって、駆動側手首関節駆動回動体９３が回動すると、従動側手首関節駆動回動体７１が回動し、手首関節駆動部３８の駆動力が、手首関節駆動力伝達部４８を介して手首関節３０に伝達される。
また、ロボット本体２を交換するときは、ロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１を取り外し、他のロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１に装着することができる。したがって、ロボット本体２の交換を迅速に行うことができる。
［制御器及び操作部の構成例］
図１０は、制御器４の構成例を示すブロック図である。
ロボット本体２が備える制御器４は、例えば、ＣＰＵ等の演算器を有する制御部８１と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリを有する記憶部８２とを備えている。制御部８１は、集中制御する単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御器で構成されてもよい。制御部８１は、操作部５から受信したデータに基づいて各手術用ロボット１のロボット本体駆動機構５１の第１曲げ関節駆動部３５、第２曲げ関節駆動部３６、エンドエフェクタ駆動部３７、及び手首関節駆動部３８の動作を制御し、手術用ロボット１の動作を制御する。また、制御部８１は、内視鏡１０１から受信した画像データを処理し、表示装置１１４に送信する。記憶部８２には所定の制御プログラムが記憶されていて、制御部８１がこれらの制御プログラムを読み出して実行することにより、手術用ロボット１の動作が制御される。
操作部５は、術者Ｗが操作して、手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令を入力するためのものである。操作部５は、制御部８１と通信可能に構成されている。そして、操作部５は、術者Ｗによって入力された手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令をデータに変換し、制御部８１に送信する。制御部８１は、受信した手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令に基づいて、第１曲げ関節駆動部３５、第２曲げ関節駆動部３６、エンドエフェクタ駆動部３７、及び手首関節駆動部３８のそれぞれによって実行されるべき動作を生成し、当該生成した動作にしたがって、第１曲げ関節駆動部３５、第２曲げ関節駆動部３６、エンドエフェクタ駆動部３７、及び手首関節駆動部３８の動作を制御する。
［使用例］
次に、手術用ロボット１の使用例を説明する。
まず、図２に示すように、１以上の案内管６を集束管１０２の近位端１０２ａの開口から集束管１０２に挿入し、集束管１０２の遠位端１０２ｂから案内管６の遠位端６ｂが突出するまで送り込む。また、内視鏡１０１についても同様に、集束管１０２の遠位端１０２ｂから内視鏡１０１の遠位端が突出するまで送り込む。
次に、患者Ｐの体表の１以上の手術用ロボット１及び内視鏡１０１を挿入する部位にトロッカー１１０を留置する。
次に、患者Ｐの体表に留置したトロッカー１１０に集束管１０２を挿入し、内視鏡１０１によって患者Ｐの体内を視認し、集束管１０２の遠位端１０２ｂを患者Ｐの処置部位の近傍に位置させる。なお、集束管１０２、内視鏡１０１、及び案内管６は、可撓性を有するので、トロッカー１１０が留置されている部位と処置部位とを通る仮想の直線上に、例えば患者Ｐの臓器が位置する場合であっても、集束管１０２、内視鏡１０１、及び案内管６を湾曲させることによって、この臓器を迂回し集束管１０２の遠位端１０２ｂを処置部位の近傍に導入することができる。
次に、１以上の手術用ロボット１のロボット本体２のアーム２１を案内管６の近位端６ａの開口から案内管６に挿入し、案内管６の遠位端６ｂからアーム２１の遠位端２１ｂが突出するまで送り込む。これによって、１以上の手術用ロボット１及び内視鏡１０１は、集束管１０２によって集束され、これらを一体的に患者Ｐの処置部位の近傍に導入することができる。
次に、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付け、ロボット本体２の駆動力伝達機構２４と、ロボット本体駆動機構５１とを連結する。これによって、ロボット本体駆動機構５１の駆動力が駆動力伝達機構２４の第１曲げ関節駆動力伝達部４５、第２曲げ関節駆動力伝達部４６、エンドエフェクタ駆動力伝達部４７、及び手首関節駆動力伝達部４８を介して、第１曲げ関節２７、第２曲げ関節２８、エンドエフェクタ２２、及び手首関節３０に伝達されるようになる。
次に、術者Ｗは、内視鏡１０１のビデオカメラによって撮影され、表示装置１１４に表示される画像を確認しながら、操作部５を操作する。そして、制御部８１は、操作部５から受信したデータに基づいてロボット本体駆動機構５１の第１曲げ関節駆動部３５、第２曲げ関節駆動部３６、エンドエフェクタ駆動部３７、及び手首関節駆動部３８の動作を制御し、手術用ロボット１の動作を制御する。
このとき、制御部８１は、手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令に、第１曲げ関節２７を曲げる動作命令が含まれていると判定すると、制御部８１は、ロボット本体駆動機構５１の第１曲げ関節駆動部３５を駆動し、第１曲げ関節２７を曲げる。これによって、エンドエフェクタ２２は、第１曲げ関節２７の曲げ方向に移動する。
また、制御部８１は、手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令に、第２曲げ関節２８を曲げる動作命令が含まれていると判定すると、制御部８１は、ロボット本体駆動機構５１の第２曲げ関節駆動部３６を駆動し、第２曲げ関節２８を曲げる。これによって、エンドエフェクタ２２は、第２曲げ関節２８の曲げ方向に移動する。
更に、制御部８１は、手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令に、エンドエフェクタ２２に把持動作又は解放動作を行わせる動作命令が含まれていると判定すると、制御部８１は、ロボット本体駆動機構５１のエンドエフェクタ駆動部３７を駆動し、エンドエフェクタ２２に把持動作又は解放動作を行わせる。
また、制御部８１は、手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令に、手首関節３０を回動させる動作命令が含まれていると判定すると、制御部８１は、ロボット本体駆動機構５１の手首関節駆動部３８を駆動し、手首関節３０を回動させる。このように、任意の形状に曲げた中間部分を介して、遠位端４４ｂを近位端４４ａの回動量に応じて回動させることができるトルク伝達チューブ４４の回動によって手首関節３０を回動させるので、可撓シャフト２５及びトルク伝達チューブ４４が曲げられた状態であっても、また、可撓シャフト２５及びトルク伝達チューブ４４を曲げながらでも手首関節３０を精確に回転させることができる。
ところで、エンドエフェクタ２２の把持動作及び解放動作は、連結部７０の軸線Ｌ１周りの角度位置に対するエンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７の軸線Ｌ１周りの角度位置を制御部８１が制御することによって行う。例えば、エンドエフェクタ２２に把持動作又は解放動作を行わせずに手首関節３０のみを回動させるときは、制御部８１は、従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８に対する従動側手首関節駆動回動体７１の角度位置が変化しないように従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８及び従動側手首関節駆動回動体７１を同期して回動させる。これによって、エンドエフェクタ駆動力伝達部４７のエンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７に対する手首関節駆動力伝達部４８の連結部７０に取り付けられているエンドエフェクタ操作ケーブル方向変換プーリ７２の軸線Ｌ１周りの角度位置が変化しないので、エンドエフェクタ操作ケーブル４３の巻き込み又は巻き戻しが行われず、手首関節３０のみが回動する。また、エンドエフェクタ２２に把持動作又は解放動作を行わせながら、手首関節３０を回動させるときは、制御部８１は、手首関節駆動部３８によって連結部７０を回動させながら、当該回動する連結部７０（のエンドエフェクタ操作ケーブル方向変換プーリ７２）に対するエンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ６７の軸線Ｌ１周りの角度位置が所定の角度位置に位置するようにエンドエフェクタ駆動力伝達部４７の差動制御を行う。これによって、エンドエフェクタ２２を軸線Ｌ１周りに回動させながら、エンドエフェクタ２２の把持動作又は解放動作を行うことができる。
そして、手術中に一の術具を別の術具に交換するときは、ベース２３をロボット本体駆動機構５１から取り外し、案内管６から上記一の術具を備える手術用ロボット１を引き抜く。そして、上記別の術具を備える手術用ロボット１を案内管６に挿し込む。このように、交換する術具以外の術具を備える他の手術用ロボット及び内視鏡１０１を処置部位の近傍に位置させたまま、一部の術具を交換することができるので、術具の交換を速やかに行うことができ、患者Ｐの身体の負担を軽減することができ、また、術者Ｗの作業負担を軽減することができる。
更に、ロボット本体２をロボット本体駆動機構５１から取り外し、ロボット本体２のオートクレーブ滅菌等の滅菌処理を行うことができる。すなわち、サーボモータ等の電力機器を含むためオートクレーブ滅菌等の滅菌処理に適さないロボット本体駆動機構５１と、電力機器を含まないロボット本体２とを分離し、患者Ｐに接触するロボット本体２の滅菌処理を確実に行うことができる。
以上に説明したように、本発明の手術用ロボット１は、ベース２３をロボット本体駆動機構５１から取り外し、駆動力伝達機構２４とロボット本体駆動機構５１とを切り離すことができるように構成されているので、ロボット本体２をロボット本体駆動機構５１から取り外し、オートクレーブ滅菌等の滅菌処理を行うことができる。すなわち、サーボモータ等の電力機器を含みサーボモータ等のオートクレーブ滅菌等の滅菌処理に適さないロボット本体駆動機構５１と、電力機器を含まないロボット本体２とを分離し、患者Ｐに接触するロボット本体２の滅菌処理を確実に行うことができる。また、術具の交換を速やかに行うことができ、患者Ｐの身体の負担を軽減することができ、更に、術者Ｗの作業負担を軽減することができる。
また、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けることによって、手首関節駆動部３８は、トルク伝達チューブ４４の近位端４４ａと連結部７０及び従動側手首関節駆動回動体７１を介して接続され、トルク伝達チューブ４４をトルク伝達チューブ４４の軸線周りに回動させることができる。これによって、アーム２１の遠位端２１ｂに設けられたエンドエフェクタ２２をアーム２１の遠位端２１ｂの軸線Ｌ２周りに回動させることができる。よって、エンドエフェクタ２２の軸線Ｌ２周りの角度位置を変更することができる。したがって、アーム２１が曲がっている状態においても、手術用ロボット１の操作性を向上させることができる。
＜変形例＞
上記実施の形態において、従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８、及び従動側手首関節駆動回動体７１の外径（歯先円の径）は略同一に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、従動側手首関節駆動回動体７１の外径が従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８の外径に対して大きくなるように従動側手首関節駆動回動体７１及び従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８を形成してもよい。これによって、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に対し容易に着脱することができる。また、この場合には、駆動側手首関節駆動回動体９３及び駆動側エンドエフェクタ駆動回動体９４の回動速度を調整し、従動側エンドエフェクタ駆動回動体６８と従動側手首関節駆動回動体７１の回転速度を同期させてもよい。これによって、手首関節３０のみを回転させることができる。
また、上記実施の形態において、従動側係合部６２ａ及び従動側係合部６５ａは、二つの突起であり、駆動側係合部９１ａ及び駆動側係合部９２ａは、それぞれ従動側係合部６２ａ及び従動側係合部６５ａと係合する二つの窪みであるがこれに限られるものではない。これに代えて、従動側係合部６２ａ及び従動側係合部６５ａは、径方向に延在する１つの長い突起であってもよく、また、駆動側係合部９１ａ及び駆動側係合部９２ａは、それぞれ従動側係合部６２ａ及び従動側係合部６５ａと係合する径方向に延在する１つの長い窪みであってもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
１ 手術用ロボット
２ ロボット本体
３ 駆動部
４ 制御器
５ 操作部
６ 案内管
２１ アーム
２２ エンドエフェクタ
２３ ベース
２４ 駆動力伝達機構
２５ 可撓シャフト
２６ 関節部
２７ 第１曲げ関節
２８ 第２曲げ関節
２９ 接続部
３０ 手首関節
３１ コマ部材
３２ 操作ケーブル連結部
３３ 操作ケーブル連結部
３５ 第１曲げ関節駆動部
３６ 第２曲げ関節駆動部
３７ エンドエフェクタ駆動部
３８ 手首関節駆動部
４１ 第１曲げ関節操作ケーブル
４２ 第２曲げ関節操作ケーブル
４３ エンドエフェクタ操作ケーブル
４４ トルク伝達チューブ
４５ 第１曲げ関節駆動力伝達部
４６ 第２曲げ関節駆動力伝達部
４７ エンドエフェクタ駆動力伝達部
４８ 手首関節駆動力伝達部
５０ 駆動部筐体
５１ ロボット本体駆動機構
６１ 第１曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ
６２ 従動側第１曲げ関節駆動回動体
６３ 第１回動軸
６４ 第２曲げ関節操作ケーブル牽引プーリ
６５ 従動側第２曲げ関節駆動回動体
６６ 第２回動軸
６７ エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリ
６８ 従動側エンドエフェクタ駆動回動体
６９ 第３回動軸
７０ 連結部
７１ 従動側手首関節駆動回動体
７２ エンドエフェクタ操作ケーブル方向変換プーリ
７５ 筒状部
７６ 駆動部側端板
７７ アーム側端板
７８ 第１曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ
７９ 第２曲げ関節操作ケーブル方向変換プーリ
８１ 制御部
８２ 記憶部
９１ 駆動側第１曲げ関節回動体
９２ 駆動側第２曲げ関節回動体
９３ 駆動側手首関節駆動回動体
９４ 駆動側エンドエフェクタ駆動回動体
１００ 手術用ロボットシステム
１０１ 内視鏡

Claims (7)

  1. 手首関節駆動部を含むロボット本体駆動機構と、
    前記ロボット本体駆動機構に着脱可能に固定されるベースと、近位端が前記ベースに連なる中空のシャフトと前記シャフトの遠位端に連なる手首関節とを有するアームであって、前記手首関節は前記アームの遠位端の軸線周りに回動するアームと、前記手首関節に取り付けられたエンドエフェクタと、前記シャフトに挿通されて遠位端が前記手首関節に取り付けられている中空のトルク伝達チューブを有する手首関節駆動力伝達部とを含むロボット本体と、を備え、
    前記手首関節駆動部は、前記ベースを前記ロボット本体駆動機構に取り付けることによって、前記トルク伝達チューブの近位端と接続され、前記トルク伝達チューブを該トルク伝達チューブの軸線周りに回動させるように構成され、且つ前記ベースを前記ロボット本体駆動機構から取り外すことによって、前記トルク伝達チューブと切り離されるように構成されている、手術用ロボット。
  2. 前記シャフト及び前記トルク伝達チューブは、可撓性を有する、請求項１に記載の手術用ロボット。
  3. 前記ロボット本体駆動機構は、エンドエフェクタ駆動部を含み、
    前記ロボット本体は、前記トルク伝達チューブに挿通され、遠位端が前記エンドエフェクタに取り付けられているエンドエフェクタ操作ケーブルと、その回動によって該エンドエフェクタ操作ケーブルを該エンドエフェクタ操作ケーブルの延在方向に移動させるエンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリと、を有するエンドエフェクタ駆動力伝達部を含み、
    前記エンドエフェクタは、前記エンドエフェクタ操作ケーブルが該エンドエフェクタ操作ケーブルの延在方向に移動することによって動作するように構成され、
    前記エンドエフェクタ駆動部は、前記ベースを前記ロボット本体駆動機構に取り付けることによって、前記エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリと接続され、前記エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリを回動させるように構成され、且つ前記ベースを前記ロボット本体駆動機構から取り外すことによって、前記エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリと切り離されるように構成されている、請求項１又は２に記載の手術用ロボット。
  4. 前記手首関節駆動部は、駆動軸の回転によって回転する駆動側手首関節駆動回動体を有し、
    前記エンドエフェクタ駆動部は、駆動軸の回転によって回転する駆動側エンドエフェクタ駆動回動体を有し、
    前記手首関節駆動力伝達部は、前記トルク伝達チューブの近位端に固定され、前記トルク伝達チューブの近位端の軸線周りに回動可能に前記ベースに支持され、内部空間が前記トルク伝達チューブの内部空間と連通する中空の連結部と、該連結部に固定され、前記トルク伝達チューブの近位端の軸線上に延在する貫通孔を有し、前記ベースを前記ロボット本体駆動機構に取り付けることによって前記駆動側手首関節駆動回動体と接続される従動側手首関節駆動回動体と、を有し、
    前記エンドエフェクタ駆動力伝達部は、前記連結部の内部空間に配設された前記エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリと、該エンドエフェクタ操作ケーブル牽引プーリに固定され、前記トルク伝達チューブの近位端の軸線周りに回動可能に前記ベースに支持され、前記従動側手首関節駆動回動体の貫通孔に挿通されている回動軸と、該回動軸に固定され、前記ベースを前記ロボット本体駆動機構に取り付けることによって、前記駆動側エンドエフェクタ駆動回動体と接続される従動側エンドエフェクタ駆動回動体と、を有する、請求項３に記載の手術用ロボット。
  5. 前記ロボット本体駆動機構は、曲げ関節駆動部を含み、
    前記アームは、前記シャフトと前記手首関節との間に設けられ、前記アームを曲げる曲げ動作を行う曲げ関節を有し、
    前記ロボット本体は、遠位端が前記曲げ関節に取り付けられている曲げ関節操作ケーブルと、その回動によって該曲げ関節操作ケーブルを該曲げ関節操作ケーブルの延在方向に移動させる曲げ関節操作ケーブル牽引プーリと、を有する曲げ関節駆動力伝達部を含み、
    前記曲げ関節は、前記曲げ関節操作ケーブルが曲げ関節操作ケーブルの延在方向に移動することによって曲げ動作を行うように構成され、
    前記曲げ関節駆動部は、前記ベースを前記ロボット本体駆動機構に取り付けることによって、前記曲げ関節操作ケーブル牽引プーリと接続され、前記曲げ関節操作ケーブル牽引プーリを回動させるように構成され、且つ前記ベースを前記ロボット本体駆動機構から取り外すことによって、前記曲げ関節操作ケーブル牽引プーリと前記手首関節駆動部とが切り離されるように構成されている、請求項１乃至４の何れかに記載の手術用ロボット。
  6. 前記曲げ関節操作ケーブルは、前記シャフトと前記トルク伝達チューブとの間の空間に挿通されている、請求項５に記載の手術用ロボット。
  7. 前記エンドエフェクタは、鉗子である、請求項１乃至６の何れかに記載の手術用ロボット。
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